Das Schwefel-Mikrobiom der Feuchtgebiete

Feuchtgebiete sind für etwa ein Drittel der weltweiten jährlichen Emission des potenten Treibhausgases Methan verantwortlich und sind dadurch für den globalen Kohlenstoffkreislauf und den Klimawandel von entscheidenderBedeutung.Schwefel-Mikroorganismen spielenin Feuchtgebieten eine wichtige, aber bislang unterbewertete Rolle beim Abbau organischen Materials und bei der Kontrolle von Methanemissionen, indem sie die Kohlenstoff-Zufuhr für methanproduzierende Archaeen einschränken. Während einige wenige Studien erste Einblicke in die Identität und ökologische Rolle sulfatreduzierender Bakterien lieferten, ist über Mikroorganismen, die an den vielen einzelnen Schritten des Schwefelkreislaufs in Feuchtgebieten beteiligt sind, bislang wenig bekannt. Ziel dieses Projektes ist es einen ersten umfassenden Überblick über das Schwefel-Mikrobiom in Feuchtgebieten zu erhalten. Ausgewählte Forschungsfragen sind: Was ist die Identität und ökologische Funktion von Mikroorganismen die Schwefelverbindungen mit intermediären Oxidationsstufen, wie z.B. Sulfit, Thiosulfat, Tetrathionat oder elementaren Schwefel, zur Energiegewinnung reduzieren oder oxidieren? Welche physiologischen Interaktionen gibt es zwischen Generalisten, die mehrere Schwefelverbindungen verschiedener Oxidationsstufen verwenden, und Spezialisten, die nur ausgewählte Schwefelverbindungen verwenden? Wie ist der Schwefelstoffwechsel an die Nutzung von Verbindungen anderer Elementzyklen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Eisen gekoppelt? Um eine Genom-Sammlung von unkultivierten Schwefel-Mikroorganismen aufzubauen und deren mutmaßlichen physiologischen Funktionen und Interaktionen zu ermitteln, werden wir zunächst auf bereits verfügbare Metagenome, Metatranskriptome und komplementäre biogeochemische Daten aus verschiedenen natürlichen Feuchtgebieten oder Experimenten in Feuchtgebieten zurückgreifen. Genombasierte physiologische Vorhersagen werden anschließend in einer Reihe von definierten Experimenten mit Boden-Mikrokosmen evaluiert. Die Kombination von modernen genom- zentrischen Omics-Ansätzen mit Experimenten zur gezielten Untersuchung spezifischer Hypothesen wird zu einem besseren Verständnis der Identität, Physiologie und Verbreitung von Schwefel- Mikroorganismen in Feuchtgebieten führen. Diese grundlegenden Erkenntnisse zur mikrobiellen Ökologie in Feuchtgebieten sind notwendig, um zu beurteilen, wie die vielseitigen mikrobiellen Gemeinschaften auf den zukünftigen Anstieg der globalen Temperatur reagieren werden und wie sich damit die Treibhausgasemissionen aus diesen empfindlichen Ökosystemen ändern werden.